650 kHz/1.3 MHz 升压转换器评估板 EVAL - ADP1612/ADP1613 深度解析

在电子设计领域，升压转换器是实现电源电压提升的关键器件。今天我们就来深入探讨一下 Analog Devices 公司的 650 kHz/1.3 MHz 升压转换器评估板 EVAL - ADP1612/ADP1613，看看它有哪些特性和应用要点。

文件下载：ADP1612-5-EVALZ.pdf

一、评估板特性

1. 输入输出电压

• ADP1612 - 5 - EVALZ：输入电压范围为 1.8 V 至 5.5 V，输出电压为 5 V。
• ADP1613 - 12 - EVALZ：输入电压范围是 2.5 V 至 5.5 V，输出电压为 12 V。

  2. 开关频率

  具有分流可选的 1.3 MHz 或 650 kHz 开关频率，可根据具体需求灵活选择。

  3. 控制功能

  配备跳线用于使能/关断控制，方便工程师进行操作。

  4. 组件优化

  组件针对指定的输出电压进行了优化，确保在相应输出电压下能稳定工作。

二、总体描述

ADP1612/ADP1613 评估模块是一个完整的升压直流 - 直流开关转换器应用。其组件经过精心选择，能在 5 V（ADP1612）和 12 V（ADP1613）输出电压的全输入和负载条件范围内运行。通过改变 R1 和 R2 可以调整评估板的输出电压，同时，为保证稳定运行，L1、D1、C3 和 R3 可能需要进行调整和重新计算。

该评估模块采用脉冲宽度调制（PWM）电流模式运行，效率高达 94%。分流可选的开关频率和 PWM 电流模式架构使其具有出色的瞬态响应、易于进行噪声滤波，并且可以使用小型、节省成本的外部电感器和电容器。此外，它还具备 33 nF 软启动电容器、欠压锁定（UVLO）、热关断（TSD）以及跳线选择使能等关键特性。

三、典型应用电路

评估板的典型应用电路包含了 ADP1612/ADP1613 芯片、电感 L1、二极管 D1 等关键元件，通过合理的连接实现升压功能。电路中各个引脚的连接和作用明确，如 EN 引脚用于使能/禁用转换器，FREQ 引脚用于选择开关频率等。

四、评估板硬件

1. 输入/输出连接器

• EN 测试总线：可通过跳线连接不同引脚来使能或禁用转换器，也可直接向 EN 引脚施加电压进行独立控制。
• 0 Ω 分流 FREQ（R4）：通过分流不同的引脚来选择 1.3 MHz 或 650 kHz 的开关频率，若不连接则默认 650 kHz。
• VOUT 测试总线：输出电压由电阻分压器网络 R1 和 R2 设置，可连接负载。
• VIN 测试总线：将正输入电源电压连接到 VIN 引脚，连接时应尽量缩短电线长度以减少 EMI 传输。
• GND 测试总线：作为电源接地连接，外部设备的接地连接也应连接到该总线。
• SW 测试点：用于测量开关节点（SW 引脚）的行为和开关频率。

  2. 评估设置

  为确保 ADP1612/ADP1613 评估模块正常运行，需按照以下步骤进行设置：

  1. 根据 ADP1612/ADP1613 数据手册中的应用信息，选择旁路电容、所需输出电压、补偿和启动时间的无源组件。
  2. 将输入电源接地连接到 GND。
  3. 将正输入电源连接到 VIN。
  4. 在 VOUT 和 GND 之间连接所需负载，注意 ADP1612/ADP1613 的最大连续输出电流取决于输入和输出条件。
  5. 向 VIN 测试总线施加 1.8 V 至 5.5 V（ADP1612）或 2.5 V 至 5.5 V（ADP1613）的电压。
  6. 将 EN 测试总线上的跳线移至使能位置。

五、性能评估

1. 线路调节

通过监测输出电压（VOUT）随输入电压（VIN）变化的情况来观察和测量线路调节性能。

2. 负载调节

通过监测输出电压（VOUT）随施加负载变化的情况来观察和测量负载调节性能，对于重负载，应使用短的低电阻电线以减少电压降。

3. 效率

通过比较输入功率和输出功率来测量效率，计算公式为 η =（V_OUT × I_OUT）/（V_IN × I_IN）。

4. 线路瞬态

通过在输入（VIN）上产生高速电压瞬变，并观察评估模块在电感器（SW）和输出（VOUT）处的行为来评估线路瞬态性能。

5. 负载瞬态

通过在输出（VOUT）上产生快速电流瞬变，并观察评估模块在电感器（SW）和输出（VOUT）处的行为来评估负载瞬态性能。

6. 振荡器频率

可通过将示波器连接到 SW 引脚来测量振荡器频率。

7. 电感器电流

通过将电感器的一侧从其焊盘上移除，并串联连接一个电流环路，然后将示波器电流探头放置在环路上来观察电流波形。

六、评估板原理图和布局

1. 原理图

评估板的原理图清晰地展示了各个元件的连接方式，包括 ADP1612/ADP1613 芯片、电感、二极管、电容和电阻等，为工程师理解电路工作原理提供了重要依据。

2. 布局指南

为了实现高效率、良好的调节和稳定性，设计印刷电路板（PCB）布局时应遵循以下准则：

• 保持低 ESR 输入电容 (C_{IN}) 靠近 VIN 和 GND，以减少电路板寄生电感注入到器件的噪声。
• 尽量缩短从 (C{IN}) 经过电感 L1 到 SW 和 GND 的高电流路径，以及从 VIN 经过 L1、整流器（D1）和输出电容 (C{OUT}) 的高电流路径。
• 保持高电流走线尽可能短且宽。
• 将反馈电阻尽可能靠近 FB 放置，以防止噪声拾取，并将反馈网络的接地直接连接到 AGND 平面，与 GND 引脚形成 Kelvin 连接。
• 将补偿组件尽可能靠近 COMP 放置，并将补偿网络的接地直接连接到与 GND 引脚形成 Kelvin 连接的 AGND 平面。
• 将软启动电容 (C_{ss}) 尽可能靠近器件放置，并将其接地连接到与 GND 引脚形成 Kelvin 连接的 AGND 平面。
• 避免在与 SW 连接的任何节点或电感器附近布线补偿和反馈电阻的高阻抗走线，以防止辐射噪声注入。

七、订购信息

1. 物料清单

文档提供了 ADP1612（输出电压 5 V）和 ADP1613（输出电压 12 V）评估板的物料清单，包括各个元件的参考标号、描述、制造商和零件编号等信息，并且所有电阻和电容都可以进行等效替换。

2. 订购指南

列出了不同型号的评估板及其描述，如 ADP1612 - 5 - EVALZ 为 5 V 输出电压配置的 ADP1612 评估板，ADP1613 - 12 - EVALZ 为 12 V 输出电压配置的 ADP1613 评估板等。

八、ESD 注意事项

在使用评估板时，需要注意静电放电（ESD）问题，以避免对器件造成损坏。

综上所述，EVAL - ADP1612/ADP1613 评估板为工程师提供了一个方便的平台来评估 ADP1612/ADP1613 升压转换器的性能。通过合理的设置和测试，可以深入了解该转换器的特性，为实际应用提供有力支持。大家在使用过程中有没有遇到过什么问题呢？欢迎在评论区分享交流。